DE69627925T2

DE69627925T2 - rotary drive

Info

Publication number: DE69627925T2
Application number: DE69627925T
Authority: DE
Inventors: Rune Granberg
Original assignee: Bosch Rexroth Teknik AB
Current assignee: Bosch Rexroth Teknik AB
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2016-03-23
Also published as: SE9501185L; SE9501185D0; US5823092A; EP0735278A3; SE508163C2; EP0735278B1; DE69627925D1; EP0735278A2; JPH09133108A

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a rotary drive according to the preamble of claim 1.

Ein derartiger Drehantrieb ist beispielsweise aus der US-A-5,330,333 bekannt, wobei das Gehäuse des Drehantriebs mit einem Abschnitt versehen ist, der rechtwinklig zur Achse des Drehantriebs angeordnet ist. Der Abschnitt ist derart konstruiert, dass eine der Gehäusehälften einen sich axial erstreckenden ringförmigen Vorsprung aufweist und die andere Gehäusehälfte eine korrespondierende ringförmige Aussparung benachbart zur Arbeitskammer besitzt. Gewindebolzen sind entlang der Peripherie verteilt, um die Teile miteinander zu verschrauben. Um die Arbeitskammer in eine Hochdruck- und eine Niederdruckseite aufzuteilen, ist ein Aufteilmittel vorgesehen, das bei Montage des Gehäuses hierin eingefügt wird.Such a rotary drive is known, for example, from US-A-5,330,333, wherein the housing of the rotary drive is provided with a section that is arranged at right angles to the axis of the rotary drive. The section is designed such that one of the housing halves has an axially extending annular projection and the other housing half has a corresponding annular recess adjacent to the working chamber. Threaded bolts are distributed along the periphery to screw the parts together. In order to divide the working chamber into a high-pressure and a low-pressure side, a dividing means is provided that is inserted into the housing when it is assembled.

Der Drehantrieb gemäß des Standes der Technik ist kompliziert in der Herstellung, weil viele Arbeitsschritte und Maschinenbearbeitungen für dessen Herstellung erforderlich sind. Um eine ausreichend hohe Präzision in der Verbindung zwischen den Gehäuseteilen der Arbeitskammer zu erreichen ist es erforderlich, die maschinelle Bearbeitung mit entsprechend hoher Genauigkeit auszuführen, was insgesamt zu hohen Produktionskosten des Drehantriebs führt.The rotary drive according to the state of the art is complicated to manufacture because many work steps and machining operations are required for its production. In order to achieve a sufficiently high precision in the connection between the housing parts of the working chamber, it is necessary to carry out the machining with a correspondingly high level of accuracy, which overall leads to high production costs for the rotary drive.

Die US-A-5,330,333 offenbart einen Drehantrieb nach Art eines Ringkolbens, wobei ein Führungsring zur Führung der Gehäuseteile vorgesehen ist. Diese Vorveröffentlichung diskutiert jedoch nicht das Problem, welches durch eine Dichtung zwischen den Gehäuseteilen ohne besondere Abdichtungsmaßnahmen verursacht wird.US-A-5,330,333 discloses a rotary drive in the form of an annular piston, in which a guide ring is provided for guiding the housing parts. However, this prior publication does not discuss the problem caused by a seal between the housing parts without special sealing measures.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die besagten Probleme im Zusammenhang mit bekannten Drehantrieben zu vermeiden und einen Drehantrieb zu schaffen, der durch rationelle Arbeitsverfahren gefertigt werden kann und gleichzeitig eine gute technische Funktionalität gewährleistet.It is the object of the invention to avoid the aforementioned problems in connection with known rotary drives and to create a rotary drive that can be manufactured using rational working processes and at the same time ensures good technical functionality.

Die Aufgabe wird ausgehend von einem Drehantrieb gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst.The object is achieved on the basis of a rotary drive according to the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features.

Hierdurch wird erreicht, dass sich die Gehäuseteile des Drehantriebs beispielsweise durch einen einfachen Form- oder Pressdruckgießprozess mit minimaler Nachbearbeitung fertigen lassen. Durch die separaten Führungsmittel, die in den zueinander benachbarten Oberflächen zur Führung und Lagerung der Gehäuseteile sitzen, wird eine hohe Genauigkeit auf einem effektiven und herstellungsfreundlichen Weg erzielt. Das letzte Merkmal des Anspruchs ermöglicht es, die erforderliche Dicke in einfacher Weise zu erreichen. Da die Trennfläche leicht konvex geformt ist, ist ein Kontakt im Bereich der Fläche 4 sichergestellt.This means that the housing parts of the rotary drive can be manufactured, for example, by means of a simple molding or pressure die-casting process with minimal post-processing. The separate guide means, which are located in the adjacent surfaces for guiding and supporting the housing parts, achieve a high level of accuracy in an effective and production-friendly way. The last feature of the claim makes it possible to achieve the required thickness in a simple manner. Since the separating surface is slightly convex, contact in the area of surface 4 is ensured.

Durch das Merkmal von Anspruch 2 ist es möglich, das gewünschte Aufmaß in einer entsprechend angepassten Weise zu erhalten. In dieser Beziehung umgibt die kreisförmige Nut die Kammer, welche abschnittsweise in einem gleichen Abstand von der Arbeitskammerwand kreisförmig verläuft.The feature of claim 2 makes it possible to obtain the desired allowance in a correspondingly adapted manner. In this respect, the circular groove surrounds the chamber, which runs in sections in a circular manner at an equal distance from the working chamber wall.

Das Merkmal gemäß Anspruch 3 ermöglicht neben einer sicheren Führung auch eine einfache Montage der Teile des Drehantriebs.The feature according to claim 3 enables not only safe guidance but also simple assembly of the parts of the rotary drive.

Durch das Merkmal von Anspruch 4 wird ein Gehäuse geschaffen, das sich hinsichtlich der Tauglichkeit und der Kosten effektiv herstellen lässt.The feature of claim 4 creates a housing that can be manufactured effectively in terms of suitability and cost.

Das Merkmal gemäß Anspruch 5 hebt weiterhin die Einfachheit der Produktion des Drehantriebes gemäß der vorliegenden Erfindung hervor, da das Unterteilungselement nicht als separate, sondern als integrierte Einheit ausgebildet ist, welche neben der Stoppfunktion ebenfalls eine Dichtungshaltefunktion ausführt.The feature according to claim 5 further highlights the simplicity of production of the rotary drive according to the present invention, since the dividing element is not designed as a separate unit, but as an integrated unit, which in addition to the stop function also performs a seal holding function.

Das Merkmal gemäß Anspruch 6 gewährleistet einen direkten Einlass oder Auslass für das Druckfluid, ohne eine weitere maschinelle Bearbeitung, wie Bohren oder dergleichen.The feature according to claim 6 ensures a direct inlet or outlet for the pressure fluid, without further machining, such as drilling or the like.

Das Merkmal gemäß Anspruch 7 bringt weitere Vorteile im Zusammenhang mit der Montage des Drehantriebs gemäß der vorliegenden Erfindung.The feature according to claim 7 brings further advantages in connection with the assembly of the rotary drive according to the present invention.

Gemäß des Merkmals nach Anspruch 8, worin zwei ähnliche Gehäuseteile zusammengebaut werden, um das Gehäuse zu bilden, und worin die Teile in der gleichen Form hergestellt werden, ist es möglich, herabgesetzte Toleranzen in den hergestellten Teilen zu erzielen.According to the feature of claim 8, wherein two similar housing parts are assembled to form the housing and wherein the parts are manufactured in the same mold, it is possible to achieve reduced tolerances in the manufactured parts.

Die Erfindung wird nachfolgend detaillierter anhand der Figuren beschrieben, wobei:The invention is described in more detail below with reference to the figures, in which:

Fig. 1 einen Drehantrieb entsprechend der Erfindung in einem Bereich senkrecht zur Mittellinie illustriert,Fig. 1 illustrates a rotary drive according to the invention in a region perpendicular to the center line,

Fig. 2 den Drehantrieb gemäß Fig. 1 in einem axialen Bereich illustriert,Fig. 2 illustrates the rotary drive according to Fig. 1 in an axial area,

Fig. 3 einen Führungsring, der mit dem Drehantrieb gemäß der Fig. 1 und 2 benutzt wird, illustriert, undFig. 3 illustrates a guide ring used with the rotary drive according to Figs. 1 and 2, and

Fig. 4 einen Teil des Gehäuses des Drehantriebs gemäß Fig. 1 und 2 illustriert.Fig. 4 illustrates a part of the housing of the rotary drive according to Fig. 1 and 2.

Der Drehantrieb 1 gemäß Fig. 1 umfasst ein Gehäuse 2, welches eine Arbeitskammer 3 definiert mit einer Innenwand 4, die abschnittsweise kreisförmig ist und mit einem Schwenkkolben 5 korrespondiert. Dieser Schwenkkolben 5, der allgemein einen Flügelbereich 6 umfasst, ist gegen die Innenwand 4 der Arbeitskammer 3 mittels einer Kolbendichtung 7 abgedichtet. Konzentrisch zum Schwenkkolben 5 ist ein zylindrischer Zentralbereich 8 vorgesehen und konzentrisch hierin eine Bohrung 9 zum Zusammenwirken mit einem Rotationsschacht; die besagte Bohrung 9 ist innenseitig mit Rotationsübertragungsmitteln ausgestattet, in diesem Falle mit einem sogenannten Vielnutprofil.The rotary drive 1 according to Fig. 1 comprises a housing 2 which defines a working chamber 3 with an inner wall 4 which is circular in sections and corresponds to a pivoting piston 5. This pivoting piston 5, which generally comprises a wing region 6, is sealed against the inner wall 4 of the working chamber 3 by means of a piston seal 7. A cylindrical central region 8 is provided concentrically to the pivoting piston 5 and concentrically therein is a bore 9 for interaction with a rotation shaft; said bore 9 is equipped on the inside with rotation transmission means, in this case with a so-called multi-groove profile.

Der untere Bereich der Arbeitskammer 3 gemäß Fig. 1 zeigt ein Unterteilungselement 10, welches von einem plattenartigen Bereich, ausgehend von der Fläche 4 der Arbeitskammer in Richtung seines Zentralbereichs umfasst ist, wobei der besagte plattenartige Bereich einerseits als Anschlag für den Flügel 6 in der Endposition des Schwenkkolbens 5 dient und andererseits als Träger eines Dichtungselements 11 zum Zusammenwirken mit dem zylindrischen Zentralbereich 8 des Schwenkkolbens S. um die Arbeitskammer 3 in eine Hochdruck sowie eine Niederdruckkammer zu unterteilen. Koaxial zur Rotationsachse des Schwenkkolbens 5 weist das Gehäuse 2 in der Teilungsebene eine kreisförmige Nut (Aufnahme) 12 in einem geringen Abstand zur Fläche 4 auf. Die Funktion dieser Führungsnut 4 wird weiter unten eingehender beschrieben. Das Bezugszeichen 13 stellt Mittel zur Befestigung der Teile des Gehäuses 2 in Axialrichtung bildlich dar.The lower area of the working chamber 3 according to Fig. 1 shows a dividing element 10, which is surrounded by a plate-like area, starting from the surface 4 of the working chamber in the direction of its central area, said plate-like area serving on the one hand as a stop for the wing 6 in the end position of the pivoting piston 5 and on the other hand as a carrier of a sealing element 11 for interaction with the cylindrical central area 8 of the pivoting piston S in order to divide the working chamber 3 into a high-pressure and a low-pressure chamber. Coaxial to the axis of rotation of the pivoting piston 5, the housing 2 has a circular groove (receptacle) 12 in the division plane at a small distance from the surface 4. The function of this guide groove 4 is described in more detail below. The reference number 13 represents means for fastening the parts of the housing 2 in the axial direction.

In der Fig. 2 ist der Drehantrieb 1 in Axialrichtung gezeigt, wobei die Teilungsebene A-A gemäß Fig. 1 veranschaulicht wird.In Fig. 2, the rotary drive 1 is shown in the axial direction, with the division plane A-A according to Fig. 1 being illustrated.

Die Fig. 2 zeigt die Führungsnut 12, die den Führungsring 15 aufnimmt, wobei das Zusammenwirken dieser Mittel die Gehäuseteile nach Montage des Drehantriebs 1 korrekt führt und lagert. Weiterhin ist ein T-förmiges Dichtungselement 11 dargestellt, welches einen Längsachsendichtungsbereich 11" zum Zusammenwirken mit dem zylindrischen Zentralbereich 8 des Schwenkkolbens 5 aufweist.Fig. 2 shows the guide groove 12 which accommodates the guide ring 15, whereby the interaction of these means correctly guides and supports the housing parts after assembly of the rotary drive 1. Furthermore, a T-shaped sealing element 11 is shown which has a longitudinal axis sealing area 11" for interaction with the cylindrical central area 8 of the swivel piston 5.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt der Schwenkkolben 5 Lager innerhalb des Gehäuses, die in Axialrichtung außerhalb der Arbeitskammer angeordnet sind, wobei die Schwenkkolbenlager 16 mit Wälzelementen ausgestattet sind, die einerseits zu diesem Zweck in entsprechenden Sitzen im jeweiligen Teil des Gehäuses 2 und andererseits zur Abstützung der Schwenkbewegung des Schwenkkolbens 5 vorgesehen sind. Der Schwenkkolben 5 umfasst - wie bereits vorstehend ausgeführt - eine Kolbendichtung 7 zur Abdichtung gegenüber der korrespondierenden Fläche der Arbeitskammer und ebenfalls eine Ringdichtung 7' zur radialen Abdichtung der Arbeitskammer nach außen hin, welche die besagten Lager 16 umschließt. Die Fig. 2 zeigt weiterhin einen röhrenförmigen Niet 13 zur axialen Befestigung eines Deckels 14 am Gehäuse, welcher an jeder Endseite des Gehäuses vorgesehen ist.In the embodiment shown, the swivel piston 5 has bearings within the housing, which are arranged in the axial direction outside the working chamber, wherein the swivel piston bearings 16 are equipped with rolling elements, which are provided for this purpose in corresponding seats in the respective part of the housing 2 and, on the other hand, for supporting the swivel movement of the swivel piston 5. The swivel piston 5 comprises - as already explained above - a piston seal 7 for sealing opposite the corresponding surface of the working chamber and also an annular seal 7' for radially sealing the working chamber towards the outside, which encloses the said bearings 16. Fig. 2 also shows a tubular rivet 13 for axially fastening a cover 14 to the housing, which is provided at each end of the housing.

Die Fig. 3 illustriert den Führungsring 15 im Detail, wobei der besagten Führungsring 15 in Axialrichtung eine größere Ausdehnung aufweist als in Radialrichtung. Der Führungsring 15 besitzt eine Öffnung 17, welche eine einfachere Montage erlaubt, wobei der Führungsring 15 dennoch geschlossen ausgebildet sein kann. Abschnittsweise besitzt der Ring 15 einen Zentralbereich mit einer im allgemeinen kreisförmigen zylindrischen Begrenzungsfläche und axial nach außen zwei, nach außen hin gerundete Bereiche 19, die einander abgewandt sind, wobei die besagten Bereiche 19 den Eingriff des Rings 15 in die Führungsnut in den jeweiligen Gehäusebereichen erleichtern.Fig. 3 illustrates the guide ring 15 in detail, whereby the said guide ring 15 has a larger extension in the axial direction than in the radial direction. The guide ring 15 has an opening 17, which allows easier assembly, whereby the guide ring 15 can nevertheless be designed to be closed. In sections, the ring 15 has a central area with a generally circular cylindrical boundary surface and axially outwards two outwardly rounded areas 19, which face away from each other, whereby the said areas 19 facilitate the engagement of the ring 15 in the guide groove in the respective housing areas.

Die Fig. 4 illustriert den Dichtungselementsitz 22 des Gehäusebereichs 21, wobei dieser Sitz eine L-förmige Nut (im montierten Zustand des Gehäuses jedoch T-förmig) umfasst zur Aufnahme und zum Halten des Dichtungselements 11 (Fig. 2) in der Umfangsrichtung. Um Eingangs-/Ausgangskanäle zu bzw. von der Arbeitskammer 3 zu erhalten, umfasst das Unterteilungselement 10 eine axiale Anformung, die in Bezug auf die Anformung vom Gehäusebereich in Axialrichtung reduziert ist. Diese reduzierte Anformung ist dargestellt mit einer unterbrochenen Linie gemäß Bezugszeichen 23 in der Fig. 4. Durch diesen Aufbau wird eine Art Schlitz auf jeder Fläche erzielt, der sich in Richtung der Arbeitskammer 3 erstreckt, und der kombiniert ist mit zwei Unterteilungselementen 10, so dass zum oder vom Einlass bzw. Auslass strömendes Druckmittel vom Eingang geführt ist (I/U in der Fig. 2) über Räume 24 und 25 (s. Fig. 1) durch in die Arbeitskammer 3 hinein bzw. von der Arbeitskammer 3 durch den besagten Schlitz zum Auslass. Um eine feste Verbindung zwischen den Räumen 24 und 25 zu erreichen, besitzt die benachbarte Fläche 26, welche sich radial über das Unterteilungselement 10 erstreckt, dieselbe Ebene wie die Teilungsebene, so dass ein dichtendes Zusammenwirken im montierten Zustand des Gehäuses erreicht wird.Fig. 4 illustrates the sealing element seat 22 of the housing portion 21, which seat comprises an L-shaped groove (but T-shaped when the housing is assembled) for receiving and holding the sealing element 11 (Fig. 2) in the circumferential direction. In order to obtain inlet/outlet channels to and from the working chamber 3, the dividing element 10 comprises an axial formation which is reduced in relation to the formation of the housing portion in the axial direction. This reduced formation is shown with a broken line according to reference number 23 in Fig. 4. This structure creates a kind of slot on each surface, which extends in the direction of the working chamber 3 and which is combined with two dividing elements 10, so that pressure medium flowing to or from the inlet or outlet is guided from the inlet (I/U in Fig. 2) via spaces 24 and 25 (see Fig. 1) into the working chamber 3 or from the working chamber 3 through the said slot to the outlet. In order to achieve a firm connection between the spaces 24 and 25, the adjacent surface 26, which extends radially over the dividing element 10, the same plane as the dividing plane, so that a sealing interaction is achieved in the assembled state of the housing.

Die Erfindung kann vor dem Hintergrund der anliegenden Ansprüchen auch anders ausgeführt werden und wird hier nur als Beispiel beschrieben.The invention may be embodied differently in light of the appended claims and is described here only as an example.

So dann der Drehantrieb 1 folglich auch anders konstruiert werden durch Zusammenbau von unterschiedlichen Gehäuseteilen 21, auch in unterschiedlichen Fällen von mehr als zwei Gehäuseteilen, wobei natürlich Gehäuseendteile gemäß Bezugszeichen 21 als auch Zwischengehäuseteile benutzt werden können. Das Unterteilungselement muss nicht erforderlicherweise als integriertes Unterteilungselement ausgeführt werden; es ist generell auch denkbar, dass dieses als separat einzusetzendes Element ausgeführt wird. Die gewünschte Führung zwischen den Gehäuseteilen kann auch durch andere Mittel erreicht werden als den gezeigten Führungsring 15, beispielsweise durch Ringteile, Stifte und dergleichen, die die Arbeitskammer umgeben.The rotary drive 1 can then also be constructed differently by assembling different housing parts 21, even in different cases more than two housing parts, whereby housing end parts according to reference number 21 as well as intermediate housing parts can of course be used. The dividing element does not necessarily have to be designed as an integrated dividing element; it is generally also conceivable that this is designed as a separately inserted element. The desired guidance between the housing parts can also be achieved by means other than the guide ring 15 shown, for example by ring parts, pins and the like that surround the working chamber.

Vorzugsweise ist das Gehäuse des Drehantriebs gemäß der vorliegenden Erfindung als Spritzgussteil ausgeführt und besteht aus einem formstabilen Kunststoff, welches mit einem geeigneten Verstärkungsmaterial wie beispielsweise Glas verstärkt sein kann.Preferably, the housing of the rotary drive according to the present invention is designed as an injection-molded part and consists of a dimensionally stable plastic, which can be reinforced with a suitable reinforcing material such as glass.

Der Schwenkkolben 15 kann vorzugsweise ebenfalls als Spritzgussteil aus demselben oder ähnlichem Material wie das Gehäuse gefertigt werden. Die Drehkolbendichtung ist vorzugsweise in einem weiteren Fertigungsschritt direkt angeformt, um die gewünschten Eigenschaften zu erhalten. Andere Dichtungsanordnungen können jedoch ebenfalls in Frage kommen.The rotary piston 15 can preferably also be manufactured as an injection-molded part from the same or similar material as the housing. The rotary piston seal is preferably molded directly in a further manufacturing step in order to obtain the desired properties. However, other sealing arrangements can also be considered.

Der röhrenförmige Niet kann aus Metall oder Messing gebildet sein oder aus unterschiedlichen Stählen bestehen. Schließlich sei erwähnt, dass der Führungsring vorzugsweise aus einem geeigneten Kunststoff gefertigt sein kann.The tubular rivet can be made of metal or brass or of different steels. Finally, it should be mentioned that the guide ring can preferably be made of a suitable plastic.

Claims

1. Rotary drive (1) with a housing (2) which defines a working chamber (3) with an at least partially circular cross-section for operation with a pressurized fluid, a pivoting piston (5) which is arranged in a tight fit against the inner wall (4) of the working chamber and can be pivoted between two end positions in the working chamber, the housing being divided by the working chamber perpendicular to its axis of symmetry, the housing (2) being divided along at least one division plane (A-A) and each housing part (21) having receptacles (12) in the area defined by the division plane outside the working chamber and surrounding it, which interact with guide means (15), the receptacles (12) in the housing parts (21) being arranged so that they lie opposite one another in the assembled state and thus together form a space for receiving the guide means (15) in such a way that the guide means guides and aligns the housing parts (21), characterized in that that the surface defining the dividing plane (A-A) of each housing part (21) is slightly convex in such a way that the contact between the two housing parts and thus tightness in the area of the inner wall (4) is reliably maintained.

2. Rotary drive according to claim 1, characterized in that the receptacle (12) is a circular groove.

3. Rotary drive according to claim 1 or 2, characterized in that the guide means (15) consists of an open or closed guide ring or guide elements which are parts of a ring.

4. Rotary drive according to one of claims 1 to 3, characterized in that the housing (2) is manufactured from a dimensionally stable reinforced plastic material using a die-casting process.

5. Rotary drive according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (2) is provided on the inside with at least one dividing element (10) which is integrated with the respective housing part and forms a stop for piston movement and a holder for an axial sealing element (11) which seals against a radially inner cylindrical surface (8') of the pivoting piston (5) and thereby divides the working chamber into a positive and a negative chamber.

6. Rotary drive according to claim 5, characterized in that the dividing element (10) extends over the axial longitudinal extent of the working chamber (3) in the respective housing part but ends at a distance (at 23) within the surface of the housing part defining the dividing plane (A-A') in such a way that when the housing is assembled, slots are formed outwards in the direction of rotation between the end surfaces of the two meeting dividing elements (10), these slots forming inlet/outlet openings for pressurized fluid to/from the working chamber.

7. Rotary drive according to claim 5 or 6, characterized in that the dividing elements (10) together form a seat for the axial sealing element (11) in the assembled state of the housing (2).

8. Rotary drive according to one of the preceding claims, wherein the housing parts (21) are two in number and are manufactured by molding, die casting or the like in one and the same mold.

9. Rotary drive according to one of the preceding claims, wherein the surface defining the division plane is face-ground at least in the region of the inner wall.